[发明专利]半导体设备及工件状态检测方法

说明书

本发明提供一种半导体设备及工件状态检测方法，半导体设备包括包括承载装置和至少三个检测单元，其中，该承载装置用于将待测工件固定在其承载面上；至少三个检测单元所在的最小圆面与承载面同轴，其中，最小圆面的直径小于待测工件的直径；各检测单元用于实时检测各自与待测工件之间的竖直间距，以使控制单元能够根据各检测单元检测的竖直间距，判断待测工件的状态。本发明提供的半导体设备及工件状态检测方法的技术方案，不仅检测单元的安装简单，系统容错性较好，而且可以实现对诸如待测工件高度、水平度以及在工艺过程中诸如是否碎片、旋转平稳度等的待测工件状态。

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，具体地，涉及一种半导体设备及工件状态检测方法。

背景技术

集成电路制造过程中的晶圆清洗是指在氧化、光刻、外延、扩散等工序前，采用物理或化学方法去除晶圆表面的污染物和自身氧化物，以得到符合清洁度要求的晶圆表面的过程。清洗工艺涉及到多种不同的关键环节，因此，晶圆清洗质量的好坏对器件性能有重要的影响。在金属互连工艺过程中，晶圆背面很难避免附着有金属残留，该金属残留如果得不到有效去除，对接下来的掩膜光刻工艺结果会产生颠覆性影响。因此，对晶圆背面清洗设备的要求也要相应提高。

目前，晶圆背面的清洗设备的承载装置不仅可以夹持固定晶圆，且该晶圆能够在背吹气体(例如氮气)的作用下悬浮在承载装置上方，以便于机械手执行取放动作，同时保证机械手不会接触朝下的晶圆正面。晶圆的悬浮高度需要满足机械手的可抓取条件，按照一般设计，晶圆的悬浮位置距离承载装置的承载面的高度为3.5mm，且晶圆需要水平升起，不允许存在较大倾斜。这就需要对晶圆的悬浮高度和水平度进行检测，以确保机械手能够成功取放晶圆。

如图1和图2所示，现有的清洗设备采用两组对射式的光电传感器(1,2)检测晶圆的悬浮高度，两组光电传感器(1,2)交叉安装在承载装置的外侧，且固定在距离承载面一定高度的位置处，当两组光电传感器(1,2)被触发时，可以确认晶圆当前位于悬浮位置。

但是，上述检测方式在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，对光电传感器的安装位置的精度有很高要求，安装难度较大，且不便于位置调整。

其二，由于只有晶圆恰好到达悬浮高度时，才能够触发传感器，当晶圆的高度因背吹气体的压力或流量波动而在合理范围内变化时，传感器不能完全触发，导致对机械手的取放允许条件苛刻，系统运行的容错性较差。

其三，上述测试方式只能检测晶圆是否满足取放条件，而无法检测晶圆水平度，尤其无法检测在工艺过程中诸如是否碎片、旋转平稳度等的晶圆状态。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种半导体设备及工件状态检测方法，其不仅检测单元的安装简单，系统容错性较好，而且可以实现对诸如待测工件高度、水平度以及在工艺过程中诸如是否碎片、旋转平稳度等的待测工件状态的检测。

为实现上述目的，本发明提供了一种半导体设备，包括承载装置，所述承载装置用于将待测工件固定在其承载面上，还包括至少三个检测单元，所述至少三个检测单元所在的最小圆面与所述承载面同轴，其中，所述最小圆面的直径小于所述待测工件的直径；

各所述检测单元用于实时检测各自与所述待测工件之间的竖直间距，以使控制单元能够根据各所述检测单元检测的所述竖直间距，判断所述待测工件的状态。

可选的，所述至少三个检测单元在所述最小圆面上均匀分布。

可选的，所述至少三个检测单元均位于所述承载面的上方，以能够自上而下向所述待测工件发送检测信号，所述检测信号用于检测所述竖直间距。

可选的，各所述检测单元包括非接触式距离传感器。

可选的，所述半导体设备包括清洗设备。